专利名称：一种幅频均衡功率放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力电子变换装置，具体地说是一种数字幅频均衡功率放大
O
背景技术：
数字幅频均衡是当今信号、通信领域非常热门的话题，尤其在复杂环境中的通信， 利用数字均衡技术对系统起着重要的补偿作用。而传输的信号往往只有几十毫伏，通过功率放大器，将小信号变成大功率信号驱动负载，使系统用途更加广泛。现有一些功率放大器采用FFT快速傅里叶变换法，对AD采集的数据实时监测，构造一个传递函数使其为滤波电路传递函数的倒数，这样级联后的卷积为单位增益。对传递函数进行离散的傅里叶逆变换，是两个离散数列的卷极为1，从而实现了数字幅频均衡的目的。这种方案的优点是保证了系统在逻辑上的连续性，缺点是要求主控芯片的数据处理速度和存储空间足够大，且不便于用扫频的方法进行数据测试。测频法实现数字幅频均衡。其方法是可以将AD采集进来的数据进行频率测量，计算出具有足以恢复衰减的相应增益，制成数字上的幅频恢复列表，入主控制芯片中。此种方法具有减少计算量和提高运算速度的特点，但主控制芯片的数据处理能力也影响实时的数据采集测频。本发明设计的幅频均衡功率放大器采用幅度补偿法。在FPGA内部构建一个ROM， 用于存放幅度补偿的系数，频率计采集输入信号的频率，并与查表得到相应的系数相乘，实现幅度的均衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑，利用幅度补偿法实现数字幅频均衡的功率放大器。前置放大电路由AD623、AD603和AD817三级放大构成，实现了毫伏级小信号400 倍放大。制作带阻网络对输出信号进行滤波，满足题目所要求的指标。数字幅频均衡部分以 FPGACycloneII EP2C8Q208为处理核心，前端16位模数转换器ads 8509完成数据采集，中间数字信号处理部分使用HR滤波器对输入波形进行幅频特性修正，后端16位数模转换器 max541将信号输出，实现了数字幅频均衡。低频功放电路由大功率MOS晶体管构成，FPGA 输出PWM信号，驱动MOS管，实现了功率的放大，输出电压波形无明显失真。系统性能指标达到的设计要求，工作可靠。本发明的工作原理如下采用三级放大一级放大采用高性能仪表放大器，由于AD623在仪表放大器中性能优良且价格较低，我们采用AD623，将输入正弦信号放大50倍；二级放大我们采用宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片AD603，90MHz带宽时增益范围为口 IldB至 +31dB，实现4倍的放大；三级放大采用AD817，由于放大电路后存在带阻网络，其含有一定数目的电容，一般预防不易驱动容性负载，然而AD817对外部容性负载进行自动调节的能力，因此我们采用AD817作为最后一级运放驱动容性负载，完成2倍的放大。最终放大倍数超过400。
图1是本发明的总体方案示意图。图2是幅度补偿法的示意图。图3是前置放大电路图。图4为功率放大电路图。图5为数字幅频均衡结构图。图6为前置放大电路电路原理图。图7为AD信号采集电路的电路原理图。图8为DA信号输出电路的电路原理图。图9为系统工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述本发明可以分为四大部分，前置放大电路、带阻网络、数字幅频均衡电路、低频功放电路四大部分组成，如图1所示。幅度补偿法指在FPGA内部构建一个ROM，用于存放幅度补偿的系数，频率计采集输入信号的频率，并与查表得到相应的系数相乘，实现幅度的均衡，如图2所示。采用三级放大一级放大采用高性能仪表放大器，由于ad623在仪表放大器中性能优良且价格较低，我们采用AD623，将输入正弦信号放大50倍；二级放大我们采用宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片ad603，90MHz带宽时增益范围为口 IldB至 +31dB,实现4倍的放大；三级放大采用AD817，由于放大电路后存在带阻网络，其含有一定数目的电容，一般运放不易驱动容性负载，然而AD817对外部容性负载进行自动调节的能力，因此我们采用AD817作为最后一级运放驱动容性负载，完成2倍的放大。如图3所示。使用PWM信号直接驱动MOS管，如图4所示。在FPGA内构造了一个512阶的HR滤波器，通过数字滤波的方法，来实现数字幅频修正。如图5所示。
权利要求
1.一种数字幅频均衡功率放大器，由前端放大电路、带阻网络、数字幅频均衡电路、低频功放电路依次连接组成，其特征是，前置放大电路由AD623、AD603和AD817三级放大构成，带阻网络对输出信号进行滤波，数字幅频均衡电路以FPGA CycloneII EP2C8Q208为处理核心，低频功放电路由大功率MOS晶体管构成，FPGA输出PWM信号，驱动MOS管，实现了功率的放大，输出电压波形无明显失真。
2.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征是在FPGA内部构建一个 ROM，用于存放幅度补偿的系数，频率计采集输入信号的频率，并与查表得到相应的系数相乘，实现幅度的均衡。
3.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于，在FPGA内构造了一个512阶的HR滤波器，通过数字滤波的方法，来实现数字幅频修正。
4.如权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征是，使用PWM信号直接驱动 MOS 管。
全文摘要
本发明提供的是一种应用于电力电子领域的功率放大器，由前置放大电路、带阻网络、数字幅频均衡电路、低频功放电路组成。前置放大电路由AD623、AD603和AD817三级放大构成。制作带阻网络对输出信号进行滤波，满足所要求的指标。数字幅频均衡部分以FPGA CycloneII EP2C8Q208为处理核心，前端16位模数转换器ADS8509完成数据采集，中间数字信号处理部分使用FIR滤波器对输入波形进行幅频特性修正，后端16位数模转换器max541将信号输出，实现了数字幅频均衡。低频功放电路由大功率MOS晶体管构成，FPGA输出PWM信号，驱动MOS管，实现了功率的放大，输出电压波形无明显失真。
文档编号H03F3/217GK102394579SQ20111035560
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者吴坤朋, 张兰勇 申请人:哈尔滨功成科技创业投资有限公司